微混装焊料组织及力学性能研究进展*

张 尚，张墅野，何 鹏

（哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）

1 引言

随着芯片特征尺寸的不断缩小，摩尔定律的延续越发困难，通过先进封装技术实现芯片性能的不断提高是芯片发展的趋势之一。鉴于传统SnPb焊料具有毒性，对人体及环境有害，在RoSH指令生效后被禁止使用。由Sn、Ag、Cu 3种金属构成的焊料成为目前电子封装工业领域应用最广泛的焊料。Sn-3Ag-0.5Cu（SAC305）焊料熔点为217℃，具有较好的强度和塑性等优点，但是也有抗疲劳性能差、易氧化、熔点偏高和润湿性较差等缺点。随着电子产品的性能需求不断提高以及先进封装技术的不断发展，焊点尺寸越来越小、焊接工艺窗口变窄、封装密度不断提高等原因导致SAC305的性能不能满足先进封装的要求[1-3]，研究者通过优化封装结构、封装工艺和焊料性能等方法来提高Sn-Ag-Cu（SAC）焊料封装体的可靠性，其中以SAC焊料为基础对其进行微量元素合金化、增强相颗粒掺杂和多焊料超结构等焊料微混装是实现焊料性能优化的主要途径，本文对以Sn-Ag-Cu焊料为基础的微混装焊料在Cu焊盘上的组织演变、界面反应和力学性能等方面的研究进展进行了综述，为今后微混装焊料的进一步研究和应用提供参考。

2 焊料合金化

Sn-Ag-Cu合金焊料具有良好的可靠性和机械性能，是应用最广泛的无铅焊料。但是，Sn-Ag-Cu焊料仍存在熔点较高、润湿性差等缺点。为了克服这些缺点，进一步提高Sn-Ag-Cu合金焊料的性能，一些研究者选择向Sn-Ag-Cu中添加一系列元素（如Ti、Fe、Ni、Sb、Ga、Al、Bi、Co、B、稀土元素等）对Sn-Ag-Cu焊料进行改性[4-5]。……